[发明专利]判断多量子阱发光二级管材料中高效量子结构存在的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光二极管(LED)，具体是指一种判断多量子阱发光二级管材料中是否具有形成高量子效率的量子结构的方法。

背景技术

GaN基LED可以发射蓝光和绿光，并能制成白光LED，具有长寿命、节能、绿色环保等显著特点，已被泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明和交通信号、多媒体显示、光通讯等领域，尤其照明领域具有广阔的发展潜力。GaN基半导体发光二极管的出现，解决了固体光源三基色的问题，使LED五大产业链迅速发展起来，逐步成为具有重大经济与社会意义的高新技术产业。GaN基LED广泛采用InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构作为发光区域，而其中实际发光中心富In的InGaN量子点结构，则受生长条件影响很大；不同条件下生长的量子点不仅尺寸、密度及In含量不同，而且它们在量子阱中的空间分布也不同。不同尺寸的量子点对载流子具有不同的捕获和填充能力，会造成载流子的不均匀分布，这对LED的发光效率有很大的影响。

具有稳定的生产工艺和高效的量子器件结构，是目前GaN基LED生产企业提高效益、降低成本的最佳途径。然而，目前很多生产企业获得一套能够改进LED发光效率的生产工艺，一般都是通过LED生产-光学测量-改变生产条件-LED再生产-光学测量这个繁琐而漫长的循环过程完成的。这种改进过程是通过现象变化来改变生产条件，而LED的光学性能决定于其中的量子结构，因此，直接通过量子结构的变化来改变生产条件进而改进生产工艺，则具有更明确的方向性和前瞻性，有利于生产企业生产效率和市场竞争力的提高。然而，目前还没有一种判断多量子阱LED内部量子结构的方法。

实验中发现，小量子点很容易在线缺陷(裂缝、位错缺陷等)周边形成。如果在LED中存在量子点尺寸的双模分布模式，即一种是大尺寸量子点，另一种是小尺寸量子点。小尺寸量子点会随注入电流的增大起到双重作用：在低电流下，增加缺陷对载流子的捕获；在高电流下，屏蔽缺陷对载流子的散射，提高大尺寸量子点的辐射复合效率。也就是说，这种双模分布模式能够有效提高LED在工作电流(高电流)下的发光效率。相对于单种量子点分布模式或多种量子点杂乱无章的分布模式，量子点尺寸的双模分布模式是一种高效的量子结构。

发明内容

本发明的目的就是要提出一种判断多量子阱发光二级管材料中高效量子结构存在的方法。

本发明的技术方案是通过测量多量子阱LED在低注入电流到高注入电流下，LED表面显微发光光谱线型的演化来判断这种高效量子结构的存在。

本发明的判断方法如下：

§A.将按照工业生产过程制备的多量子阱LED芯片，置于显微荧光光谱仪的物镜下，接通电源使LED发光，调节焦距，将物镜焦点聚在LED发光面上；

§B.第一次测量：调节电源，使注入电流处于能使LED发光的最小值，利用显微荧光光谱仪的面扫描功能对LED发光表面进行光谱扫描测量，并由光谱仪的CCD探测器采集每一个测量微区的电致发光光谱。扫描面积为LED发光表面的实际大小。扫描步长小于10μm，大于1μm；微区直径为1-5μm之间。

§C.第二次测量：注入电流增大50-100μA，按步骤§B及条件进行第二次光谱扫描测量，得到此电流下与步骤§B相同所测区域各个微区的电致发光光谱。

§D.第三次测量：注入电流再增大500～1500μA，按步骤§B及条件进行第三次光谱扫描测量，得到此电流下与步骤§B相同所测区域各个微区的电致发光光谱。

§E.对第一次、第二次和第三次所测LED发光面各点的电致发光光谱线型进行比较，若第一次所测点的光谱线型为单峰线型；这些测量点在第二次测量时，在发光光谱高能量一侧出现新的发光峰，光谱为双峰线型；在第三次测量时，高能量一侧的发光峰明显减弱或消失，则说明在此LED材料中存在高效量子结构。

所说的多量子阱LED材料为InGaN/GaN。